北京市地?zé)豳Y源開發(fā)利用問題研究

強(qiáng)海洋

（中國(guó)國(guó)土資源經(jīng)濟(jì)研究院，北京 101149）

能源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展是人類面臨的永恒主題。隨著新型工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，消費(fèi)規(guī)模不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致能源供需矛盾日趨強(qiáng)化，并衍生出能源資源短缺、生態(tài)環(huán)境破壞等系列問題。地?zé)崮茏鳛橐环N清潔型且可再生的自然能源[1]，不僅蘊(yùn)藏量巨大，而且隨著地源熱泵的興起，其開發(fā)利用比重在近年來呈大幅提高的態(tài)勢(shì)。在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)方面，地?zé)豳Y源利用每提高1個(gè)百分點(diǎn)，就相應(yīng)減少標(biāo)煤使用3750萬噸，減排CO2約9400萬噸、SO2約90萬噸、NOX約26萬噸，對(duì)我國(guó)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、節(jié)能減排、改善環(huán)境具有重要意義[2]。

北京市是我國(guó)的首都，改革開放以來，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步；同時(shí)北京也是一個(gè)資源匱乏的省份，能源資源的長(zhǎng)期外調(diào)以及以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，引發(fā)的霧霾污染等環(huán)境問題在造成極大社會(huì)影響的同時(shí)，也面臨著巨大的減排壓力。北京市地?zé)豳Y源分布廣泛，是我國(guó)較早開展產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；_發(fā)的地區(qū)，作為清潔、無污染、可再生的新型能源，地?zé)豳Y源的科學(xué)開發(fā)是有效緩解北京市能源短缺、實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、構(gòu)建安全穩(wěn)定清潔優(yōu)質(zhì)能源供應(yīng)體系以及應(yīng)對(duì)氣候變化的合理選擇。

1 北京市地?zé)豳Y源概況

1.1 賦存地質(zhì)基礎(chǔ)情況

北京市地處華北平原的西北緣，三面環(huán)山，地勢(shì)西北高、東南低，是典型的山前傾斜平原地形，地質(zhì)構(gòu)造屬于華北斷陷盆地，蘊(yùn)藏著豐富的地?zé)豳Y源[3-5]。據(jù)調(diào)查[6,7]，北京地區(qū)主要的熱儲(chǔ)層為薊縣系，屬典型的盆地傳導(dǎo)型中低溫地?zé)崽?，主要集中在燕山山前地帶和平原地區(qū)（范圍包括延慶盆地區(qū)域）。寒武—奧陶系在蓋層條件具備的情況下也是較好的熱儲(chǔ)層，其中立水橋、小湯山東南及鳳河營(yíng)等地區(qū)有一定空間分布；另外在北京市南部邊緣固安—武清新斷陷內(nèi)的第三系地層也是較好的熱儲(chǔ)層。

1.2 開發(fā)利用潛力分析

從水化學(xué)特征看，北京地?zé)豳Y源屬中低溫?zé)崴?，礦化度在500–700mg/L左右，溫度范圍在25–89℃之間的重碳酸—硫酸鈉型水，并且含有一定量的其他微量元素，開發(fā)利用范圍較廣且可以直接利用，用于地?zé)峁┡?、工業(yè)干燥、溫室種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖、家庭用熱水、洗浴醫(yī)療等方面。

根據(jù)地?zé)豳Y源勘查評(píng)價(jià)成果，平原區(qū)2760km2、深度3500m以內(nèi)，熱儲(chǔ)總熱量約500×1018J；地下熱水資源總量180億m3，所含熱能量為3772×1015J。兩者折合每年約284億噸和2.15億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量。按照地?zé)醿?chǔ)水總量的0.45%利用效率，換算成標(biāo)準(zhǔn)燃煤的話，相當(dāng)于每年96.5億噸的發(fā)熱量（表1）。

2 北京市地?zé)豳Y源開發(fā)管理現(xiàn)狀

2.1 開發(fā)利用情況

從上世紀(jì)70年代以來，北京市地?zé)豳Y源得以開發(fā)利用。近年來，作為國(guó)家和北京市重點(diǎn)推廣的可再生能源，地?zé)岬拈_發(fā)利用得到了蓬勃發(fā)展。截至2013年底，北京市擁有各類地?zé)徙@井496眼，已有地?zé)峁┡?xiàng)目37個(gè)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)面積達(dá)204萬m2。從利用結(jié)構(gòu)來看，2013年，北京市地?zé)崴_采總量達(dá)1221.48萬m3，地?zé)岵膳_采量約590萬m3，占48.30%；行政事業(yè)單位、民用用量約440萬m3，占36%；洗浴用量約94萬m3，占7.7%；水產(chǎn)養(yǎng)殖與溫室種植（主要在小湯山地區(qū)）及其他用量約66萬m3，占5.6%。

2.2 地?zé)岜O(jiān)測(cè)回灌與管理

從國(guó)外地?zé)峄毓嗪痛笮蜔崽锷a(chǎn)性回灌實(shí)踐看，地?zé)峄毓嗖粌H能夠有效緩解熱儲(chǔ)壓力下降的問題，而且利用熱儲(chǔ)巖石骨架熱量，能夠長(zhǎng)期保障地?zé)豳Y源的可持續(xù)開發(fā)利用[8]。1982年，北京市在城區(qū)地?zé)崽飽|南部進(jìn)行回灌試驗(yàn)，實(shí)踐不但檢驗(yàn)了回灌裝置和回灌工藝的合理性，也為后續(xù)地?zé)峄毓嗟耐茝V打下了基礎(chǔ)[9]。2013年，北京市地?zé)崴_采總量達(dá)1221.48萬m3，回灌量達(dá)558.78萬m3，凈開采量達(dá)662.69萬m3，回灌量已接近開采量的50%。實(shí)施了地?zé)岜O(jiān)測(cè)回灌后，熱田內(nèi)地?zé)崴坏哪晗陆邓俣染兴纳疲欢ǔ潭壬蠈?shí)現(xiàn)了地?zé)豳Y源的節(jié)約和可持續(xù)性利用。

3 北京市地?zé)豳Y源開發(fā)利用中存在的問題

3.1 現(xiàn)有基礎(chǔ)地質(zhì)勘查程度不高

上世紀(jì)90年代以來，北京市地?zé)犴?xiàng)目勘查投入主要以民間投資和企事業(yè)投資為主，存在勘查點(diǎn)分散、單個(gè)項(xiàng)目面積小等問題，沒能形成高精度系統(tǒng)的勘查成果[10]。從地質(zhì)構(gòu)造來看，位于東南部的通州區(qū)域地?zé)豳Y源成礦條件優(yōu)越，預(yù)計(jì)出水溫度可達(dá)70℃以上，受產(chǎn)業(yè)布局、建設(shè)規(guī)劃等多方面制約，系統(tǒng)勘查和評(píng)價(jià)工作較少，資源家底尚未完全明晰。

3.2 地?zé)豳Y源無序開發(fā)明顯

受利用技術(shù)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)的影響，北京市地?zé)峋目臻g分布最初全部位于西北部，隨著勘查技術(shù)的不斷提升和開采范圍的逐漸擴(kuò)大，地?zé)峋拈_采呈現(xiàn)從北向南擴(kuò)散的特點(diǎn)[11]。由于井位主要是根據(jù)地理位置設(shè)計(jì)，缺少統(tǒng)一規(guī)劃管理，從而導(dǎo)致空間開發(fā)無序、布局不合理以及地?zé)峋嗷ビ绊懙葐栴}，影響了地?zé)豳Y源的綜合利用。

3.3 開發(fā)利用程度較低

北京市地?zé)豳Y源形成和發(fā)育受地質(zhì)構(gòu)造控制，特別是基巖熱儲(chǔ)層影響，導(dǎo)致地?zé)豳Y源分布的區(qū)域差異性較大。北京市主要熱儲(chǔ)層為薊縣系霧迷山組和奧陶系地層，地?zé)釋影l(fā)育欠佳，埋藏較深，多在4500m以上，一定程度上影響了開采利用的技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)成本。特別是部分早期開發(fā)地?zé)峁┡瘑挝?，由于改造資金、場(chǎng)地限制等原因，未進(jìn)一步采取措施提升資源利用效率，資源利用過程中，直供直排及尾水溫度高的現(xiàn)象較為普遍，不僅造成熱能的浪費(fèi)，還導(dǎo)致熱污染和地下水環(huán)境的破壞。

3.4 地?zé)崴怀掷m(xù)下降

在北京市東南城區(qū)、小湯山及良鄉(xiāng)等地區(qū)，由于開采時(shí)間較早，隨著近年來地?zé)豳Y源開采量的不斷增加，地?zé)崴怀尸F(xiàn)不斷下降的態(tài)勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)[6]，1999–2004年，北京市年均開采量為881萬m3，其中東南城區(qū)和良鄉(xiāng)地?zé)崽锛虚_采區(qū)的地?zé)崴痪胁煌潭认陆?，良鄉(xiāng)（北部）年均水位下降達(dá)2.4m，東南城區(qū)和小湯山年均水位下降也分別達(dá)到1.82m和1.18m。2012年有關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，溫泉的大量違規(guī)開采已經(jīng)導(dǎo)致了北京地?zé)崴灰悦磕?.5–2m速度持續(xù)下降。水位的降低，短期來看，會(huì)影響地?zé)岢鏊?；長(zhǎng)期來看，還會(huì)對(duì)地?zé)醿?chǔ)層壓力造成影響，威脅地質(zhì)穩(wěn)定與地質(zhì)安全，并縮短地?zé)崽锏拈_采壽命。

3.5 地?zé)岬V產(chǎn)資源補(bǔ)償費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)偏低

目前，北京市執(zhí)行的地?zé)岬V產(chǎn)資源補(bǔ)償費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)沿用2009年9月頒布的收費(fèi)價(jià)格。盡管從1997年起，補(bǔ)償費(fèi)已多次進(jìn)行調(diào)整，從最初的每立方米最低2分調(diào)整到了目前的61元。從表2不難看出，工業(yè)、旅店業(yè)和商務(wù)服務(wù)業(yè)等用水標(biāo)準(zhǔn)最高收費(fèi)僅為12元/m3，現(xiàn)有礦產(chǎn)資源補(bǔ)償費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)未能促進(jìn)地?zé)豳Y源的合理開發(fā)及有效保護(hù)。

表2 北京市礦產(chǎn)資源補(bǔ)償費(fèi)（地?zé)幔┱魇諛?biāo)準(zhǔn)(單位:元/m3)Table 2 The compensation levy standard of mineral resources(geothermal energy) in Beijing

4 北京市地?zé)豳Y源開發(fā)利用策略與思路

4.1 加強(qiáng)基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查程度

隨著京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略和《北京城市總體規(guī)劃(2016–2035年)》的深入實(shí)施，北京城市副中心建設(shè)和首都第二機(jī)場(chǎng)的興建，均對(duì)北京市尤其是通州、大興等地區(qū)的地?zé)豳Y源開發(fā)利用提出了新的訴求。在落實(shí)規(guī)劃戰(zhàn)略的前提條件下，進(jìn)一步提高區(qū)域地質(zhì)勘查工作程度，先于規(guī)劃建設(shè)前完成地?zé)豳Y源的勘查評(píng)價(jià)工作，在更大尺度上為區(qū)域發(fā)展和相關(guān)規(guī)劃的制定奠定基礎(chǔ)。

4.2 科學(xué)編制地?zé)豳Y源開發(fā)利用專項(xiàng)規(guī)劃

圍繞生態(tài)文明建設(shè)的總體要求，按照“摸清家底、統(tǒng)一規(guī)劃”的工作思路，應(yīng)整體謀劃北京市地?zé)豳Y源調(diào)查評(píng)價(jià)、開發(fā)利用、監(jiān)測(cè)網(wǎng)路建設(shè)和資源保護(hù)等頂層設(shè)計(jì)工作。在資源普查的基礎(chǔ)上，選擇城市副中心、規(guī)劃新城等重點(diǎn)地區(qū)進(jìn)行淺層地?zé)崮苜Y源詳查，科學(xué)編制北京市地?zé)豳Y源開發(fā)利用專項(xiàng)規(guī)劃。專項(xiàng)規(guī)劃的重點(diǎn)內(nèi)容包括優(yōu)化開發(fā)利用布局、完善總量調(diào)控機(jī)制、制定差別化的管理政策，處理好規(guī)劃編制和區(qū)域發(fā)展、資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)、礦權(quán)設(shè)置與投放時(shí)序、地上地下空間統(tǒng)籌利用等方面的關(guān)系。根據(jù)不同用途，做到分層開采、分層管理、科學(xué)回灌，防止超量開采。要最大限度地利用地?zé)崮芰浚浞职l(fā)揮其綜合利用價(jià)值[12,13]。

充分發(fā)揮資源調(diào)查對(duì)城市建設(shè)的支持作用，依據(jù)現(xiàn)有地?zé)崽镩_發(fā)利用布局，結(jié)合規(guī)劃區(qū)建筑物功能特點(diǎn)、建設(shè)現(xiàn)狀以及主體功能區(qū)的建設(shè)布局和需求，形成鼓勵(lì)開采、限制開采、禁止開采和其他地區(qū)四種類型區(qū)域性開發(fā)利用方案。其中，鼓勵(lì)開采區(qū)域指目前尚未開發(fā)或開采井密度小于1/100km2的地區(qū)，基本屬于地?zé)豳Y源開發(fā)的空白區(qū)域，主要涉及良鄉(xiāng)熱田南部、延慶熱田西南及鳳河營(yíng)等地區(qū)。限制開采區(qū)指開采井密度介于1/100km2–1/10km2之間，地?zé)豳Y源開發(fā)已具備一定規(guī)模，區(qū)內(nèi)可適當(dāng)增加開采井，但應(yīng)控制開采總量，新增地?zé)峋訌?qiáng)采灌平衡分析和儲(chǔ)量驗(yàn)證，并以采、灌結(jié)合的開采井或回灌井為主，主要涉及延慶區(qū)、順義后沙峪、李遂和小湯山熱田的外圍區(qū)。禁止開采區(qū)指井群密度大于1/10km2，地?zé)崴幌陆得黠@，開采較為集中的區(qū)域，主要涉及東南城區(qū)、良鄉(xiāng)—南宮地區(qū)和小湯山計(jì)320km2區(qū)域，未來原則上不再增大開采量。其他地區(qū)指10個(gè)地?zé)崽镆酝獾牡貐^(qū)，近期不列入地?zé)衢_發(fā)利用規(guī)劃的范圍。

4.3 提升地?zé)豳Y源綜合利用水平

首先，加強(qiáng)企業(yè)科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建，鼓勵(lì)采用先進(jìn)技術(shù)、方法及設(shè)備，降低尾水排放溫度，提高地?zé)豳Y源綜合利用水平。其次，積極出臺(tái)相關(guān)政策，探索將地?zé)崮荛_發(fā)利用與城市發(fā)展、規(guī)劃建設(shè)與土地管理相銜接，形成政府引導(dǎo)、市場(chǎng)推進(jìn)的工作機(jī)制，鼓勵(lì)和扶持地?zé)豳Y源開發(fā)利用。第三，建立地?zé)豳Y源綜合利用示范工程，強(qiáng)化社會(huì)化服務(wù)和可持續(xù)利用，重點(diǎn)發(fā)展可回灌的地?zé)峁┡⒕忿r(nóng)業(yè)地?zé)崂玫软?xiàng)目，嚴(yán)格控制洗浴等單一消耗型取用地?zé)崴?xiàng)目[14,15]。另外，設(shè)定權(quán)責(zé)關(guān)系，探索地?zé)豳Y源政府民間聯(lián)合開發(fā)PPP模式，在不改變行業(yè)政策法規(guī)和習(xí)慣方式下，由政府牽頭將民間資本引入地?zé)豳Y源的開發(fā)和利用[16]。

4.4 實(shí)施地?zé)峁嗖蓜?dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

一方面，針對(duì)回灌能力下降、回灌規(guī)模增長(zhǎng)緩慢、回灌機(jī)理不清等問題，加強(qiáng)相關(guān)理論與技術(shù)研究，加大觀測(cè)點(diǎn)密度，延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間，模擬熱儲(chǔ)層變化，深入開展采、灌平衡分析和優(yōu)化資源配置。另一方面，加強(qiáng)地?zé)豳Y源開發(fā)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理，建立地?zé)峄毓囝A(yù)警機(jī)制，鼓勵(lì)地?zé)峄毓?，?shí)現(xiàn)采灌平衡，盡快淘汰或改造只采不灌、尾水排放高的項(xiàng)目。

4.5 制定合理的稅費(fèi)價(jià)格體系

充分發(fā)揮市場(chǎng)配置資源的決定性作用，研究、制定有利于地?zé)岜Ｗo(hù)、高效開發(fā)、合理利用的價(jià)格政策，提高資源補(bǔ)償費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)，建立適于發(fā)展與保護(hù)的地?zé)豳Y源的價(jià)格體系，對(duì)超計(jì)劃地?zé)嵊盟?，?shí)行累計(jì)加價(jià)制度。借鑒地方管理實(shí)踐，將地?zé)崴{入礦產(chǎn)資源管理，開采單位需繳納水資源費(fèi)和礦產(chǎn)資源補(bǔ)償費(fèi)，解決多頭管理、雙重收費(fèi)的問題。

5 結(jié)語(yǔ)

地?zé)豳Y源作為一種清潔能源和可再生能源，具有廣闊的開發(fā)利用前景和良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益。堅(jiān)持總量調(diào)控、布局優(yōu)化、灌采平衡等原則，將地?zé)崮荛_發(fā)利用納入規(guī)劃土地管理全流程，綜合運(yùn)用法律、財(cái)政、稅收、土地等政策措施，實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源的節(jié)約高效與永續(xù)利用，加強(qiáng)示范項(xiàng)目應(yīng)用和推廣，為建設(shè)綠色低碳的首都能源體系、實(shí)現(xiàn)“綠色北京”戰(zhàn)略目標(biāo)而努力。

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